Как главный редактор atompil.net, я внимательно слежу за событиями, которые влияют на технологическую и энергетическую инфраструктуру. 28 апреля примерно в полдень в Испании произошло массовое отключение электроэнергии, которое затронуло также части Португалии и Франции. Десятки миллионов людей остались без света — были отменены авиарейсы, перестали работать сотовые сети, и предприятия закрылись на весь день.
Спустя более недели официальные лица до сих пор не совсем уверены в том, что произошло, но некоторые (включая министра энергетики США Криса Райта) предположили, что возобновляемые источники энергии могли сыграть свою роль, поскольку непосредственно перед отключением ветровая и солнечная энергия составляли около 70% генерации. Другие, включая официальных лиц испанского правительства, настаивают, что пока рано assigning blame.
Полный отчет будет готов через несколько недель, но мы уже знаем кое-что о произошедшем. И даже в ожидании общей картины есть несколько выводов, которые могут помочь нашей будущей энергосистеме.
Давайте начнем с того, что нам известно на данный момент, согласно испанскому системному оператору Red Eléctrica:
— Нарушение в генерации электроэнергии произошло shortly after 12:30 p.m. Это могло быть отключение электростанции или выход из строя какого-либо передающего оборудования.
— Чуть более секунды спустя сеть потеряла еще часть генерации.
— Спустя несколько секунд главный соединитель между Испанией и юго-западной Францией отключился из-за нестабильности сети.
— Сразу после этого практически вся генерация электроэнергии в Испании отключилась.
Одна из теорий состоит в том, что проблемы возникли из-за отклонения сети от нормальной частоты. (Все энергосистемы имеют установленную частоту: в Европе стандарт составляет 50 герц, что означает, что ток меняет направление 50 раз в секунду.) Частота должна быть постоянной по всей сети для обеспечения бесперебойной работы.
Есть признаки того, что отключение может быть связано с частотой. Некоторые эксперты указали на странные колебания частоты сети shortly before the blackout.
Обычно наша энергосистема может справляться с мелкими проблемами, такими как колебания частоты или падение из-за отключения электростанции. Но часть способности сети стабилизировать себя связана со старыми способами генерации электроэнергии.
Электростанции, работающие на угле и природном газе, имеют массивные вращающиеся генераторы. Если в сети возникают кратковременные проблемы, нарушающие баланс, эти физические элементы оборудования обладают инерцией: они продолжат движение по крайней мере в течение нескольких секунд, предоставляя время другим источникам питания для реакции и восполнения пробела. (Я упрощаю — для более подробной информации я highly recommend этот отчет от National Renewable Energy Laboratory.)
Солнечные панели не обладают инерцией — они rely on инверторов для преобразования электроэнергии в форму, совместимую с сетью и соответствующую ее частоте. Как правило, эти инверторы являются «сетевыми», то есть если частота падает, они следуют за этим падением.
В случае отключения в Испании возможно, что наличие большого количества энергии в сети от источников без инерции сделало более вероятным превращение небольшой проблемы в much bigger one.
Некоторые ключевые вопросы остаются без ответа. Порядок имеет значение, например. Во время этого падения генерации, были ли сначала отключены ветровые и солнечные электростанции? Или все отключилось вместе?
Независимо от того, являются ли солнечная и ветровая энергия первопричиной отключения, мы знаем, что ветер и солнце не contribute to стабильности сети так же, как некоторые другие источники питания, говорит Сивер Ванг, климатический лидер Breakthrough Institute, экологической исследовательской организации. Независимо от того, виноваты ли возобновляемые источники, больше возможностей для стабилизации сети только помогло бы, добавляет он.
Не то чтобы сеть с преобладанием возобновляемых источников обречена на провал. Как выразился Ванг в своем анализе на прошлой неделе: «Это отключение — не неизбежный исход работы электроэнергетической системы с substantial amounts ветровой и солнечной энергии».
Одно из решений: мы можем обеспечить, чтобы сеть включала достаточно оборудования, которое provides инерцию, такое как ядерная энергия и гидроэнергетика. Отмена плана по закрытию испанских ядерных реакторов, beginning in 2027, была бы helpful, говорит Ванг. Другие варианты включают строительство массивных машин, которые обеспечивают физическую инерцию, и использование инверторов, которые являются «сетеобразующими», meaning они могут активно помогать регулировать частоту и обеспечивать своего рода synthetic инерцию.
Однако инерция — не всё. Операторы сетей также могут rely on установку большого количества аккумуляторов, которые могут быстро реагировать при возникновении проблем. (В Испании гораздо меньше накопления энергии в сети, чем в других местах с high level проникновения возобновляемых источников, such as Техас и Калифорния.)
В конечном счете, если есть один вывод, то это то, что по мере развития сети наши методы обеспечения ее надежности и стабильности также должны развиваться.
Если вам интересно узнать больше об этой истории, я рекомендую этот вопрос-ответ от Carbon Brief о событии и его последствиях и эту статью от Heatmap об инерции, возобновляемых источниках энергии и отключении.
